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1、第第3章章 变压器与电动机变压器与电动机3.1变压器变压器3.2三相异步电动机三相异步电动机3.3直流电动机直流电动机3.4步进电动机步进电动机3.5 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 学习目标及考核标准学习目标及考核标准1.1.理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁基本知识及磁路的基本
2、定律，会分析计算交流铁心线圈电路；心线圈电路；心线圈电路；心线圈电路；2.2.了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；3.3.掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；5.5.了解直流电动机的基本构造和工作原理
3、。了解直流电动机的基本构造和工作原理。了解直流电动机的基本构造和工作原理。了解直流电动机的基本构造和工作原理。6.6.了解步进电动机的基本工作原理。了解步进电动机的基本工作原理。了解步进电动机的基本工作原理。了解步进电动机的基本工作原理。7.7.了解三相异步电动机的基本控制方法了解三相异步电动机的基本控制方法了解三相异步电动机的基本控制方法了解三相异步电动机的基本控制方法 4.4.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工
4、电子技术 3.1 3.1 变压器变压器 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。线路中应用广泛。变压器的分类变压器的分类电压互感器电压互感器电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器电流互感器电流互感器 按用途分按用途分按用途分按用途分电力变压器电力变压器电力变压器电力变压器(输配电用输配电用输配电用输配电用)仪用变压器仪用变压器仪用变压器仪用变压器 整流变压器整流变压器整流变压器整流变压器 按相数分按相数分按相数分按相数分三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器 单相变压器单相变压器单相变压器单相变压器 按线圈组数分按线圈组数分
5、按线圈组数分按线圈组数分双绕组变压器双绕组变压器双绕组变压器双绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器自耦变压器自耦变压器自耦变压器自耦变压器电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 按冷却方式不同分按冷却方式不同分按冷却方式不同分按冷却方式不同分空气自冷式（干冷式）变压器空气自冷式（干冷式）变压器空气自冷式（干冷式）变压器空气自冷式（干冷式）变压器油浸自冷式变压器油浸自冷式变压器油浸自冷式变压器油浸自冷式变压器油浸风冷式变压器油浸风冷式变压器油浸风冷式变压器油浸风冷式变压器电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 按制造方式按制造方式按制造方式按制造方式壳式
6、壳式壳式壳式心式心式心式心式电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 3.1.1 变压器的基本结构变压器的基本结构绕组：绕组：绕组：绕组：一次绕组一次绕组一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组二次绕组二次绕组变压器的电路变压器的电路变压器的电路变压器的电路变压器的磁路变压器的磁路由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心+一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 变电压：变电压：电力系统电力系统 变阻抗：变阻抗：电子线路中的阻抗匹配电子线路中的阻抗匹配
7、变电流：变电流：电流互感器电流互感器 主要功能主要功能一次一次绕组绕组铁心铁心二次二次绕组绕组符号符号电力系统的输配电方式电力系统的输配电方式 电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。具体如下：并保证用电安全。具体如下：并保证用电安全。具体如下：并保证用电安全。具体如下：电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 仪器仪器36V降压降压实验室实验室380/220V降压降压 发电厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压变电站变电站 10k
8、V降压降压降压降压变压器的工作原理变压器的工作原理+N1N2+一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。用结构原理图表示的变压器电路用结构原理图表示的变压器电路用结构原理图表示的变压器电路用结构原理图表示的变压器电路+用图形符号表示的变压器电路用图形符号表示的变压器电路用图形符号表示的变压器电路用图形符号表示的变压器电路二次绕组中二次绕组中二次绕组中二次绕组中 其中其中其中其中R R、X X和和和和Z Z为电阻、漏为电阻、漏为电阻、漏为电阻、漏电抗和漏阻抗。电抗
9、和漏阻抗。电抗和漏阻抗。电抗和漏阻抗。提出漏阻抗后图变为：提出漏阻抗后图变为：提出漏阻抗后图变为：提出漏阻抗后图变为：+电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 1.变压作用变压作用电压比电压比电压比电压比 k k（变比或匝比）（变比或匝比）（变比或匝比）（变比或匝比）一、二次绕组的电动势之比一、二次绕组的电动势之比一、二次绕组的电动势之比一、二次绕组的电动势之比忽略忽略忽略忽略Z Z1 1和和和和Z Z2 2，且当变压器，且当变压器，且当变压器，且当变压器空载运行时（空载运行时（空载运行时（空载运行时（I I2 20 0），），），），U U2 2E E2 2，U U1 1 E E1
10、 1，此时，此时，此时，此时k k11时，变压器降压；时，变压器降压；时，变压器降压；时，变压器降压；k k11时变压器升压。时变压器升压。时变压器升压。时变压器升压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。10000/230V10000/230V表示高压绕组为一次表示高压绕组为一次表示高压绕组为一次表示高压绕组为一次绕组，接绕组，接绕组，接绕组，接1000010000交流电源，低压绕交流电源，低压绕交流电源，低压绕交流电源，低压绕组接组接组接组接230V230V，230V230V为空载电压。为空载电压。为空载电压。为空载电压。+电工电子技术电工电子技术电工电子
11、技术电工电子技术 2.变流作用变流作用有载时，铁心有载时，铁心中主磁通中主磁通 是是由一次、二次由一次、二次绕组磁通势共绕组磁通势共同产生的合成同产生的合成磁通。磁通。+|Z|+有载运行有载运行有载运行有载运行 不论变压器空载还是不论变压器空载还是不论变压器空载还是不论变压器空载还是有载，一次绕组上的阻有载，一次绕组上的阻有载，一次绕组上的阻有载，一次绕组上的阻抗压降均可忽略，故有抗压降均可忽略，故有抗压降均可忽略，故有抗压降均可忽略，故有由上式，若由上式，若由上式，若由上式，若U U1 1、f f 不变，则不变，则不变，则不变，则 m m 基基基基本不变，近于常数。本不变，近于常数。本不变，
12、近于常数。本不变，近于常数。可见，铁心中主磁通的最大值可见，铁心中主磁通的最大值可见，铁心中主磁通的最大值可见，铁心中主磁通的最大值 mm在变压器空载和有载时近似保持不在变压器空载和有载时近似保持不在变压器空载和有载时近似保持不在变压器空载和有载时近似保持不变。即有变。即有变。即有变。即有电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 空载空载空载空载：有载：有载：有载：有载：磁势平衡式：磁势平衡式：磁势平衡式：磁势平衡式：空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可忽略。很小可忽略。或或或或或或结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。结论：一次、二次侧
13、电流与匝数成反比。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 3.变阻抗作用变阻抗作用+N N1 1N N2 2+由图可知：由图可知：由图可知：由图可知：结论：结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的负载的阻抗模的k 2 倍。倍。(1)(1)变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为变压器的匝数比应为：信号源信号源R0RL+R R0 0+解解解解:例例例例3-13-1 如图，交流信号源如图，交流信号源的电动势的电动势 U=120V，内阻，内阻 R 0=800，负载为扬声器，其负载为扬声器，其等效电阻为等效电阻为RL=8。
14、要求。要求:（1）若要负载上获得最大功）若要负载上获得最大功率，用变压器进行阻抗变换，率，用变压器进行阻抗变换，求变压器的匝数比和信号源输求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（出的功率；（2）当将负载直）当将负载直接与信号源联接时接与信号源联接时,信号源输信号源输出多大功率？出多大功率？信号源的输出功率：信号源的输出功率：信号源的输出功率：信号源的输出功率：电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输
15、出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。原因：原因：原因：原因：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：（2）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时）将负载直接接到信号源上时，输出功率输出功率输出功率输出功率为：为：使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理输出电压。实验室中用的调
16、压器就是根据此原理输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。制作的。制作的。制作的。注意：一次、二次侧千万不能对调使用，注意：一次、二次侧千万不能对调使用，注意：一次、二次侧千万不能对调使用，注意：一次、二次侧千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为以防变压器损坏。因为以防变压器损坏。因为以防变压器损坏。因为N N变小时，磁通增大，电流变小时，磁通增大，电流变小时，磁通增大，电流变小时，磁通增大，电流会迅速增加。会迅速增加。会迅速增加。会迅速增加。常用变压器常用变压器1.1.1.1.自耦变压器自耦变压器自耦变压器自耦变压器ABP+1.二次侧不能短
17、路，二次侧不能短路，二次侧不能短路，二次侧不能短路，2.以防产生过流；以防产生过流；以防产生过流；以防产生过流；2.2.铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的 一端接地，以防在一端接地，以防在一端接地，以防在一端接地，以防在 绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二次侧出现高压。次侧出现高压。次侧出现高压。次侧出现高压。使用注意事项：使用注意事项：使用注意事项：使用注意事项：电压表电压表被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N22.2.2.2.电压互感器电压互感器电压互感器电压互感器 实现用低量程的电压表测量高电压实现用低量程的电压表测
18、量高电压实现用低量程的电压表测量高电压实现用低量程的电压表测量高电压VR N1（匝数多（匝数多）保险丝保险丝 N2（匝数少（匝数少）u（被测电压）（被测电压）电流表电流表被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N11.二次侧不能开路，二次侧不能开路，二次侧不能开路，二次侧不能开路，2.以防产生高电压；以防产生高电压；以防产生高电压；以防产生高电压；2.2.铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的铁心、低压绕组的 一端接地，以防在一端接地，以防在一端接地，以防在一端接地，以防在 绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二绝缘损坏时，在二次侧出现过压。次侧出现过压。次侧出现过压
19、。次侧出现过压。使用注意事项：使用注意事项：使用注意事项：使用注意事项：3.3.3.3.电流互感器电流互感器电流互感器电流互感器实现用低量程的电流表测量大电流实现用低量程的电流表测量大电流实现用低量程的电流表测量大电流实现用低量程的电流表测量大电流（被测电流）（被测电流）N N1 1（匝数少（匝数少（匝数少（匝数少）N N2 2（匝数多（匝数多（匝数多（匝数多）ARi1i2电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 4.4.变压器的外特性变压器的外特性变压器的外特性变压器的外特性（1 1）概念）概念）概念）概念在一次绕组电压在一次绕组电压在一次绕组电压在一次绕组电压U U1 1和负载功率
20、因数和负载功率因数和负载功率因数和负载功率因数 2 2=cos=cos 2 2保持保持保持保持不变的情况下，二次绕组电压不变的情况下，二次绕组电压不变的情况下，二次绕组电压不变的情况下，二次绕组电压U U2 2与电流与电流与电流与电流I I2 2之间的关之间的关之间的关之间的关系系系系U U2 2f f(I I2 2)称为变压器的外特性。称为变压器的外特性。称为变压器的外特性。称为变压器的外特性。coscos 2=0.8=0.8(感性）感性）感性）感性）U2I2U2Ncoscos 2=1=1Ocoscos 2=0.8=0.8(容性）容性）容性）容性）（2 2）变压器的外特性曲线）变压器的外特性
21、曲线）变压器的外特性曲线）变压器的外特性曲线 U U2N2N：一次侧加额定电：一次侧加额定电：一次侧加额定电：一次侧加额定电压、二次侧开路时，二次压、二次侧开路时，二次压、二次侧开路时，二次压、二次侧开路时，二次次侧的输出电压。次侧的输出电压。次侧的输出电压。次侧的输出电压。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 5.5.电压调整率（电压变化率）电压调整率（电压变化率）电压调整率（电压变化率）电压调整率（电压变化率）在一次绕组电压为额定值，负载功率因数不变的在一次绕组电压为额定值，负载功率因数不变的在一次绕组电压为额定值，负载功率因数不变的在一次绕组电压为额定值，负载功率因数不变的情
22、况下，变压器从空载到满载（电流等于额定电流）情况下，变压器从空载到满载（电流等于额定电流）情况下，变压器从空载到满载（电流等于额定电流）情况下，变压器从空载到满载（电流等于额定电流），二次绕组电压变化的数值（，二次绕组电压变化的数值（，二次绕组电压变化的数值（，二次绕组电压变化的数值（U U2N2NU U2 2）与空载电压）与空载电压）与空载电压）与空载电压（额定电压）（额定电压）（额定电压）（额定电压）U U2N2N的比值，叫电压变化率。用的比值，叫电压变化率。用的比值，叫电压变化率。用的比值，叫电压变化率。用 U U%表表表表示。示。示。示。一般供电系统希望要硬特性（随一般供电系统希望要硬
23、特性（随一般供电系统希望要硬特性（随一般供电系统希望要硬特性（随I I2 2的变化，的变化，的变化，的变化，U U2 2 变化变化变化变化不大），电力变压器的不大），电力变压器的不大），电力变压器的不大），电力变压器的 U U%一般为一般为一般为一般为23%23%。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 6.变压器的功率损耗与效率变压器的功率损耗与效率(1)(1)视在功率视在功率视在功率视在功率一次绕组：一次绕组：一次绕组：一次绕组：S S1 1 U U1 1 I I1 1二次绕组：二次绕组：二次绕组：二次绕组：S S2 2 U U2 2 I I2 2铭牌上给出的变压器的容量是二次绕
24、组的额定视在铭牌上给出的变压器的容量是二次绕组的额定视在铭牌上给出的变压器的容量是二次绕组的额定视在铭牌上给出的变压器的容量是二次绕组的额定视在功率。通常一次绕组和二次绕组的视在功率相同。功率。通常一次绕组和二次绕组的视在功率相同。功率。通常一次绕组和二次绕组的视在功率相同。功率。通常一次绕组和二次绕组的视在功率相同。S SN N U U2N 2N I I2N 2N U U1N 1N I I1N1N(2)(2)有功功率有功功率有功功率有功功率电源输入变压器的有功功率电源输入变压器的有功功率电源输入变压器的有功功率电源输入变压器的有功功率P P1 1 U U1 1 I I1 1 coscos 1
25、 1变压器向负载输出有功功率变压器向负载输出有功功率变压器向负载输出有功功率变压器向负载输出有功功率P P2 2 U U2 2 I I2 2 coscos 2 2电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 变压器的损耗变压器的损耗变压器的损耗变压器的损耗P P P P1 1 P P2 2 P PCu Cu+P+PFeFe而而而而P PCu Cu R R1 1 I I1 12 2 R R2 2 I I2 22 2 P PFe Fe P Ph h P Pe e 随负载变化随负载变化随负载变化随负载变化(电流变化）而变化，也称电流变化）而变化，也称电流变化）而变化，也称电流变化）而变化，也称可
26、变损耗可变损耗可变损耗可变损耗。当当当当U U1 1和和和和 f f 不变时，主磁通基本不变，不变时，主磁通基本不变，不变时，主磁通基本不变，不变时，主磁通基本不变，P PFeFe亦基本不亦基本不亦基本不亦基本不变，又称变，又称变，又称变，又称不变损耗不变损耗不变损耗不变损耗。(3)(3)变压器的效率变压器的效率变压器的效率变压器的效率小型电力变压器效率可达小型电力变压器效率可达小型电力变压器效率可达小型电力变压器效率可达80%90%80%90%，大型电力变，大型电力变，大型电力变，大型电力变压器效率可达压器效率可达压器效率可达压器效率可达98%99%98%99%。电动机的分类：电动机的分类：
27、电机：电机：电机：电机：实现能量转换和信号转换的电磁装置。实现能量转换和信号转换的电磁装置。实现能量转换和信号转换的电磁装置。实现能量转换和信号转换的电磁装置。控制电机控制电机控制电机控制电机：用作信号转换的电机。：用作信号转换的电机。：用作信号转换的电机。：用作信号转换的电机。动力电机动力电机动力电机动力电机：用作能量转换的电机。：用作能量转换的电机。：用作能量转换的电机。：用作能量转换的电机。电动机电动机电动机电动机交流电动机交流电动机交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机直流电动机直流电动机三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机单相电动机单相电动机单相电动机单相电动机同步电动机同步电
28、动机同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机他励、并励电动机他励、并励电动机他励、并励电动机他励、并励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机发电机：把机械能转换成电能发电机：把机械能转换成电能发电机：把机械能转换成电能发电机：把机械能转换成电能电动机：把电能转换成机械能电动机：把电能转换成机械能电动机：把电能转换成机械能电动机：把电能转换成机械能电机电机电机电机动力电机动力电机动力电机动力电机异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠、维异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠、维异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠、维异步电动机结构简单、价格便
29、宜、运行可靠、维护方便，应用十分广泛。护方便，应用十分广泛。护方便，应用十分广泛。护方便，应用十分广泛。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 1 1.定子定子定子定子3.2 三相异步电动机三相异步电动机铁心铁心铁心铁心：由内周有槽：由内周有槽：由内周有槽：由内周有槽的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。U U1 1U U2 2V V1 1V V2 2 WW1 1WW2 2三相绕组三相绕组三相绕组三相绕组机座机座：铸钢或铸铁：铸钢或铸铁3.2.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构电动机由固定不动的定子和可以转动的转子两部分电动机由固定不动的定子和可以转动的转
30、子两部分电动机由固定不动的定子和可以转动的转子两部分电动机由固定不动的定子和可以转动的转子两部分组成。组成。组成。组成。端盖端盖：固定于机座：固定于机座电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 2.转子：转子：由转子铁心、转子绕组和转轴等由转子铁心、转子绕组和转轴等组成。组成。鼠笼转子鼠笼转子铁心：铁心：铁心：铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。(1)鼠笼式转子鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形
31、成一体。部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。按转子绕组构造不同分为鼠笼式和绕线式两种。按转子绕组构造不同分为鼠笼式和绕线式两种。按转子绕组构造不同分为鼠笼式和绕线式两种。按转子绕组构造不同分为鼠笼式和绕线式两种。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术(2)绕线式转子绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 转子作用转子作用转子作用转子作用:在旋转磁场作用下产生感应电动势或电流
32、在旋转磁场作用下产生感应电动势或电流在旋转磁场作用下产生感应电动势或电流在旋转磁场作用下产生感应电动势或电流鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：鼠笼式：鼠笼式：鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。变电动机的机械特性。绕线式：绕线式：绕线式：绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的
33、工作原理三相异步电动机定子三相绕组联结成星形或三角三相异步电动机定子三相绕组联结成星形或三角三相异步电动机定子三相绕组联结成星形或三角三相异步电动机定子三相绕组联结成星形或三角形，接至三相电源，三相电流通过三相绕组将会产形，接至三相电源，三相电流通过三相绕组将会产形，接至三相电源，三相电流通过三相绕组将会产形，接至三相电源，三相电流通过三相绕组将会产生在空间旋转的磁场，在其作用下，转子上产生电生在空间旋转的磁场，在其作用下，转子上产生电生在空间旋转的磁场，在其作用下，转子上产生电生在空间旋转的磁场，在其作用下，转子上产生电磁转矩，使转子转动。磁转矩，使转子转动。磁转矩，使转子转动。磁转矩，使转
34、子转动。（一）旋转磁场（一）旋转磁场（一）旋转磁场（一）旋转磁场1 1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生 定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三相交流电相交流电相交流电相交流电(星形联接星形联接星形联接星形联接)U1U2V1V2W1W2o规定规定 i:“+”首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。i:“”尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。AYCBZX()电流出电流出()电流入电流入o tU1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2 三相电流合成磁三相电流合成磁 场场 的分布情况的分布情况:合成磁场方向向
35、下合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转6060 合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转9090600oAU1U2W2V1W1V2AU1U2W2V1W1V2分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360360取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序2.旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转
36、方向旋转磁场的旋转方向结论：结论：结论：结论：任意调换两根任意调换两根任意调换两根任意调换两根电源进线，则旋转电源进线，则旋转电源进线，则旋转电源进线，则旋转磁场反转。磁场反转。磁场反转。磁场反转。任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)0 toU1U2V1V2W1W23.旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数P 当三相定子绕组按当三相定子绕组按当三相定子绕组按当三相定子绕组按图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，即：即：o tU1U2V2W1V1W2U1U2V1V2W1W2
37、 若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端，绕组的始端，绕组的始端，绕组的始端之间互差之间互差之间互差之间互差6060，将形成，将形成，将形成，将形成两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。W1V2U1V1W1U2V2W2U1U2V1W2U1U2V1V2W1电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 极对数极对数旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关W1V2U1V1W1U2V2W2U1U2V1W2U1V2V1U2W10 to4
38、.旋转磁场的转速旋转磁场的转速工频：工频：旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时时旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速n n0 0与极对数与极对数与极对数与极对数 p p 的关系的关系的关系的关系电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。可见可见可见可见:旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速n n0 0与极
39、对数与极对数与极对数与极对数 p p 的关系的关系的关系的关系3.2.3 电动机的转动原理电动机的转动原理U1U2V2W1V1W2定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电方向方向方向方向:顺时针顺时针顺时针顺时针 切割转子导体切割转子导体切割转子导体切割转子导体右手定则右手定则右手定则右手定则感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势 E E2020旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场感应电流感应电流感应电流感应电流 I I2 2旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场左手定则左手定则左手定则左手定则电磁力电磁力电磁力电磁力F FF电磁转矩电磁
40、转矩电磁转矩电磁转矩T TnF 3.2.4 转差率转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为转差率。转差率。转差率。转差率。由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方
41、向一致，但转子转速 n n 不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机如果如果:无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条割转子导条割转子导条割转子导条无转矩无转矩无转矩无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须
42、要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得转差率转差率转差率转差率s例例3-33-3一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1=50 Hz。试求电动机的。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：速的关系可知：n0=1000 r/mi
43、n,即即即即p p=3=3额定转差率为额定转差率为额定转差率为额定转差率为3.3 直流电动机直流电动机 直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较大，因此，对大，因此，对调速要求较高调速要求较高的生产机械或者需要的生产机械或者需要较大较大起动转矩起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。的生产机械往往采用直流电动机驱动。直流电机的优点：直流电机的优点：直流电机的优点：直流电机的优点：(1)(1)调速性能好调速性能好调速性能好调速性能好,调速范围广调速范围广调
44、速范围广调速范围广,易于平滑调节。易于平滑调节。易于平滑调节。易于平滑调节。(2)(2)起动、制动转矩大起动、制动转矩大起动、制动转矩大起动、制动转矩大,易于快速起动、停车。易于快速起动、停车。易于快速起动、停车。易于快速起动、停车。(3)(3)易于控制。易于控制。易于控制。易于控制。应用应用应用应用:1)1)轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井矿山竖井矿山竖井矿山竖井 提升机以及起重设备提升机以及起重设备提升机以及起重设备提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。等调速范围大的大型设备
45、。等调速范围大的大型设备。等调速范围大的大型设备。2)2)用蓄电池做电源的地方，如用蓄电池做电源的地方，如用蓄电池做电源的地方，如用蓄电池做电源的地方，如汽车汽车汽车汽车、拖拉机等、拖拉机等、拖拉机等、拖拉机等电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 NSNS3.3.1 直流电动机的结构直流电动机的结构极掌极掌极掌极掌极心极心极心极心励磁绕组励磁绕组励磁绕组励磁绕组机座机座机座机座转子转子转子转子直流电动机的磁极和磁路直流电动机的磁极和磁路直流电动机的磁极和磁路直流电动机的磁极和磁路 直流电机由定直流电机由定子子(磁极磁极)、转子、转子(电枢电枢)和机座等和机座等部分构成。部分构成。电
46、工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 2.2.转子转子转子转子(电枢电枢电枢电枢)由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。1.1.磁极磁极磁极磁极永磁式永磁式永磁式永磁式:由永久磁铁做成。由永久磁铁做成。励磁式励磁式励磁式励磁式:磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。形成电磁铁。励磁励磁励磁励磁:磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称 为励磁。为励磁。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢绕组：单个绕组元件组成。
47、电枢绕组：单个绕组元件组成。电枢绕组：单个绕组元件组成。电枢绕组：单个绕组元件组成。用来在电机中产生磁场。用来在电机中产生磁场。用来在电机中产生磁场。用来在电机中产生磁场。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术(1)(1)他励电动机他励电动机他励电动机他励电动机 3.3.直流电机的分类直流电机的分类直流电机的分类直流电机的分类 直流电机按照励磁方直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并式可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机和励电动机、串励电动机和复励电动机。复励电动机。UaUfIaM+_+_If他励他励他励他励 励磁绕组和电枢绕组分励磁绕组和电枢绕组分励磁绕组和电枢绕组分励磁绕组
48、和电枢绕组分别由两个直流电源供电。别由两个直流电源供电。别由两个直流电源供电。别由两个直流电源供电。IaUM+_If+_IE并励并励并励并励(2)(2)并励电动机并励电动机并励电动机并励电动机 励磁绕组和电枢绕组并联，励磁绕组和电枢绕组并联，励磁绕组和电枢绕组并联，励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。由一个直流电源供电。由一个直流电源供电。由一个直流电源供电。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术(3)(3)串励电动机串励电动机串励电动机串励电动机 励磁线圈与转子电枢串联接励磁线圈与转子电枢串联接励磁线圈与转子电枢串联接励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。到同一电源上。到同
49、一电源上。到同一电源上。串励串励串励串励UIa+_IfM(4)(4)复励电动机复励电动机复励电动机复励电动机 复励复励U+_IMIa 励磁线圈与转子电枢的励磁线圈与转子电枢的励磁线圈与转子电枢的励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一联接有串有并，接在同一联接有串有并，接在同一联接有串有并，接在同一电源上。电源上。电源上。电源上。电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 3.3.2 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理IU+SbNacdU+U+电刷电刷换向片换向片U+IFFTn换向器作用：换向器作用：换向器作用：换向器作用：将外部直流电将外部直流电将外部直流电将外部直流电转换
50、成内部的转换成内部的转换成内部的转换成内部的直流电，以保直流电，以保直流电，以保直流电，以保持转矩方向不持转矩方向不持转矩方向不持转矩方向不变。变。变。变。直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向方向方向方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是线圈怎样转动，总是线圈怎样转动，总是线圈怎样转动，总是S S极有效边的电流方向向里极有效边